فرمان فرمول یک در دست هوش مصنوعی

اگر طرفدار جدی تماشای مسابقات ماشین‌های مسابقه‌ای موسوم به موتور اسپرت مانند فرمول یک، موتوجی‌چی، رالی، نسکار و… باشید یا در اخبار ورزشی تصاویری از آن را دیده باشید، متوجه می‌شوید که شخصی دائماً با راننده در ارتباط است و وی را از شرایط لحظه‌ای عملکرد خودرو و پیست آگاه می‌کند.

هوش مصنوعی در اتاق فرمان

قطعاً صفحات نمایشگر چندگانه و با تعداد بالا در گاراژ تیم‌ها در حین مسابقه نیز توجه شما را به خود جلب کرده است. در گاراژ هر تیم، روبه‌روی مهندسان ارشد و استراتژیست‌ها، تعداد زیادی صفحه‌نمایش وجود دارد که داده‌های مسابقه‌ای مانند وضعیت فنی، موقعیت مکانی خودرو، وضعیت پیست، شرایط آب‌وهوایی و… را به‌صورت لحظه‌ای نمایش می‌دهد. این اطلاعات همگی از طریق حسگرها و سنسورهای فوق پیشرفته در لحظه ثبت و مخابره می‌شوند و در اختیار تیم‌ها قرار می‌گیرند. مهندسان و استراتژیست‌ها نیز بر اساس همین داده‌ها، دستورات فنی و تصمیمات راهبردی لازم را به راننده منتقل می‌کنند.

داده در جاده دانش

در ورزشی مانند فرمول یک، نرخ و حجم تولید این داده‌های خام به‌راحتی می‌تواند تا بیش از ۱۰۰ ردیف داده با بیش از ۲۰ متغیر در ثانیه برسد. این مجموعه‌دادگان مبنای اصلی تصمیم‌گیری‌هایی هستند که می‌تواند سبب پیروزی یا شکست یک راننده و در نهایت سود یا ضرر میلیون‌ها دلاری برای تیم‌ها شود. اما صِرف در اختیار داشتن این داده‌های حجیم، قطعاً نمی‌تواند راه‌گشا باشد و حتی گاهی تبدیل به سرعت‌گیر سردرگمی هم خواهد شد؛ لذا می‌بایست از دل این داده‌ها بینش‌هایی استخراج شود که در نهایت به تصمیم‌گیری و اقدام منجر شود.

اما هر کجا حرف از تبدیل داده به تصمیم به میان می‌آید، دانش‌هایی از جمله تحلیل داده، یادگیری ماشین و در صدر همه هوش مصنوعی تنها راه‌حل عملی، پایدار و قابل‌اتکا هستند. به گفته «جیمز وولز» (James Vowles) مدیر تیم فرمول یک «ویلیامز» (Williams Racing)، در گفت‌وگویی با BBC Sport، خودروهای فرمول یک در حال حاضر از بیش از ۷۰،۰۰۰ کانال و مرجع مختلف به طور زنده و لحظه‌ای داده تولید می‌کند و استفاده از یادگیری ماشین برای تحلیل این حجم از داده‌ها ضروری است. در ورزشی تا این حد مبتنی بر داده نیز این دست مدل‌های تحلیل داده و مبتنی بر هوش مصنوعی، با تجزیه‌و‌تحلیل آنی داده‌های لحظه‌ای مسابقه راه‌کارها، بینش‌های عملی و استراتژی‌هایی را پیشنهاد می‌کند که می‌تواند در حیاتی‌ترین لحظات منجر به رسیدن به بهترین حالت ممکن شود. تصمیم‌های فوری و درلحظه‌ای که شاید در نگاه اول از عهده خبره‌ترین متخصصان هم خارج باشد.

از رویا تا واقعیت با داده‌ها

سناریوهای این‌چنینی تا تقریباً ۳ دهه پیش بسیار غیرواقعی و دورازذهن به نظر می‌رسیدند، اما اکنون در بسیاری از ورزش‌ها به واقعیت تبدیل شده است. استفاده از هوش مصنوعی در ورزش دیگر یک چشم‌انداز دور نیست، بلکه تبدیل به نیرویی شده که به‌سرعت در حال تکامل و تغییر در قواعد بازی، مربیگری و حتی تجربه طرفداری شده است. از تجزیه‌وتحلیل عملکرد ورزشکاران و مراقبت‌های پزشکی گرفته تا طراحی استراتژی‌های فنی و حتی تعامل با هواداران، هوش مصنوعی توانسته جای پای خود را به‌خوبی در ورزش نوین محکم کند.

«توتو وولف» (Toto Wolff) مالک و مدیر تیم فرمول یک «مرسدس AMG پتروناس» (Mercedes-AMG Petronas F1 Team) نیز در این باره و به نقل از autoweek بیان‌می‌کند: «هوش مصنوعی می‌تواند به ما در توسعه و آزمایش خودرو کمک کند، زیرا عملکرد نابرابر راننده انسانی را جبران می‌کند. مهندسان همیشه می‌گویند ضعف خودرو در پشت فرمان است؛ زیرا انسان احساسی و غیرمنطقی است، روزهای خوب و بد دارد.» اما با این حال، مانند هر فناوری جدید دیگری، ادغام هوش مصنوعی در ورزش نیز چالش‌های قابل‌توجهی به همراه دارد. در حالی که هوش مصنوعی توانسته سطح جدیدی از عملکرد و کارایی در ورزش را ارائه‌دهد، اما همچنان سوالات مهمی در مورد حریم خصوصی، اخلاقیات و تعادل بین شهود انسانی و تصمیم‌گیری صرفا ماشین‌محور را نیز در پی دارد.

جمع‌آوری همه چیز

فرمول یک که روزگاری میدان رقابت مهندسان و رانندگان بود، حالا به آوردگاهی برای جدال بین الگوریتم‌ها و داده‌ها بدل شده‌است. امروزه تمامی تیم‌های حاضر در مسابقات فرمول یک به جای تکیه صرف بر تجربه انسانی، از هوش مصنوعی برای طراحی و توسعه سامانه‌های خود و در نهایت کسب برتری استفاده می‌کنند. تأثیر هوش مصنوعی در فرمول یک بسیار فراتر از تجزیه و تحلیل عملکرد خودرو یا راننده است. از بهینه‌سازی رژیم‌های ورزشی برای رانندگان گرفته تا افزایش تعامل با طرفداران، برنامه‌های کاربردی مبتنی بر هوش مصنوعی در حال تغییر شکل صنعت ورزش مدرن هستند. این امر در ورزشی دانش‌محور و کاملا منبتی بر داده مانند فرمول یک بیش از سایر ورزش‌ها آشکار است. «کریستین هورنر» (Christian Horner) مدیر سابق تیم فرمول یک ردبول ریسینگ (Red Bull Racing) نیز در خصوص کاربردهای هوش مصنوعی در فرمول یک به نقل از futur-ia بیان می کند: «ما در حال حاضر تنها از بخش کوچکی از ظرفیت هوش مصنوعی مانند بهینه‌سازی عملکرد خودرو استفاده می‌کنیم، اما کاربردهای آن می‌تواند تغییرات بزرگی در مسابقات فرمول یک ایجاد کند.»

در فرمول یک هوش مصنوعی به ابزاری ضروری برای ردیابی و تجزیه‌وتحلیل لحظه‌ای عملکرد راننده و خودرو تبدیل‌شده است. حسگرهای پیشرفته ردیابی و جمع‌آوری اطلاعات که در خودروها تعبیه شده، داده‌های کلیدی مانند سرعت، موقعیت لحظه‌ای و فاصله با سایر راننده‌ها، مسافت طی شده، وضعیت لاستیک‌ها، میزان پر شدن پدال‌های گاز و ترمز و حتی وضعیت جسمانی راننده را در طول مسابقه و جلسات تمرینی ضبط و کنترل می‌کنند. مهندسان و استراتژیست‌ها نیز با تحلیل این داده‌ها با کمک هوش مصنوعی، بینش‌های ارزشمندی در مورد وضعیت فنی خودرو کسب می‌کنند و بر اساس آن دستورات اجرایی را در اختیار راننده قرار می‌دهند.

محافظ ناپیدا

ماشین‌های فرمول یک با سرعت‌های بسیار سرسام‌آوری در پیست در حال حرکت هستند. سرعت این خودروها در مسیرهای کفی و مستقیمی می‌تواند حتی تا بیش از ۳۶۰ کیلومتر بر ساعت نیز افزایش پیدا کنید. در چنین شرایطی رخ‌دادن کوچک‌ترین خطایی در خودرو یا اشتباه از سوی راننده با می‌تواند خسارت‌های مالی و حتی جانی وحشتناکی ایجاد کند. یک تصادف برای خودرو فرمول یک هرچند بسیار کوچک باشد، در کم‌هزینه‌ترین حالت ممکن خسارتی چند ده‌هزار تا چند صدهزار دلاری و حتی گاهی چندمیلیون‌دلاری را سبب می‌شود. جدای از خسارت‌های مالی، یک راننده فرمول یک به‌عنوان یک سرمایه انسانی برای یک تیم و به‌طورکلی خود این ورزش بسیار ارزشمند است و آسیب‌دیدن وی بر اثر یک تصادف سهوی، دست‌کمی از نابودی کامل یک خودرو نخواهد داشت؛ لذا نظارت پیوسته و تحلیل وضعیت خودرو در فرمول یک اهمیت دوچندانی پیدا می‌کند. یک مدل یادگیری ماشین در این موقعیت می‌تواند با تحلیل لحظه‌ای داده‌های خودرو، وضعیت پیش روی آن را با دقت بسیار بالایی پیش‌بینی کند. این پیش‌بینی‌ها می‌توانند شامل مواردی از جمله وضعیت عملکردی موتور، گیربکس، ترمزها، دما، فشار و وضعیت کلی لاستیک‌ها شوند و راهکارهای جایگزین را در لحظه برای بهبود وضعیت ارائه دهند.  

کمک مهندس مجازی

فرمول یک ورزشی بسیار گران‌قیمت و پرهزینه است که در آن میلی‌ثانیه‌ها تفاوت بین پیروزی و شکست را تعیین می‌کنند. طراحی خودروهای فرمول یک، یکی از پیچیده‌ترین فرآیندهای مهندسی در جهان است که نیازمند بهینه‌سازی هم‌زمان میان متغییرهای مهندسی بسیاری از جمله آیرودینامیک، وزن، مواد سازنده و عملکرد موتور است. هوش مصنوعی با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و شبیه‌سازی‌های پیشرفته، این فرآیند را متحول کرده‌است. هوش مصنوعی به تیم‌ها امکان می‌دهد تا صدها پیکربندی و تنظیمات موتوری و آیرودینامیکی را در محیط‌های مجازی، بدون نیاز به هزینه‌های گزاف آزمایش در تونل باد یا ساخت نمونه‌های فیزیکی آزمایش و شبیه‌سازی کنند. به عنوان مثال این مدل‌ها می‌توانند پیش‌بینی کنند که تغییر زاویه بال جلو یا شکل دیفیوزر عقب چه تأثیری بر نیروی رو به پایین (Downforce) و مقاومت هوا (Drag) خواهد داشت. علاوه بر این، در انتخاب مواد سبک‌تر و مقاوم‌تر برای شاسی و قطعات خودرو نقش دارد و به تیم‌ها کمک می‌کند تا محدودیت‌های وزن تعیین‌شده توسط فدراسیون جهانی اتوموبیل‌رانی (Federation Internationale de l’Automobile – FIA) را رعایت کنند. علاوه بر آیرودینامیک، هوش مصنوعی در بهینه‌سازی موتورهای هیبریدی نیز نقش مهمی ایفا می‌کند. این موتورها که ترکیبی از موتورهای احتراق داخلی و سیستم‌های بازیافت انرژی (ERS – Energy Recovery System) هستند، نیازمند تنظیمات دقیق برای دستیابی به حداکثر توان و کارایی هستند و هوش مصنوعی با تحلیل داده‌های حسگرهای موتور، تنظیمات بهینه را پیشنهاد می‌دهد.

«مت کادیو» (Matt Cadieux) مدیر ارشد فناوری اطلاعات (CIO) تیم فرمول یک ردبول نیز به نقل از Forbes Australia در خصوص استفاده از هوش مصنوعی در فرمول یک می‌گوید در تیم فناوری اطلاعات ردبول با استفاده از پایگاه‌های داده‌های تاریخی مسابقه‌ای، میلیاردها شرایط مختلف مسابقه‌ای را شبیه‌سازی می‌کنیم تا در شرایط مسابقه واقعی، برای هر گونه تغییر احتمالی در آب‌وهوا، شرایط مسابقه و شرایط خودرو و لاستیک‌ها، بتوانیم در زمان واقعی برای مسائل پیش‌آمده پاسخ‌های آماده و منطقی تولید کنیم و فرآیند تصمیم‌گیری را ساده‌تر کنیم. هورنر نیز در این باره در The CEO Magazine بیان می‌کند که با استفاده از زیرساخت‌های ابری اوراکل (Oracle Corp) به عنوان شریک تجاری ردبول در فرمول یک، گروه مهندسی ردبول در فصل ۲۰۲۴ بیش از ۱۵۰ میلیارد شبیه‌سازی استراتژی مسابقه را برای تیم انجام داده است.»

تجربه به‌جای تماشا

هوش مصنوعی تجربه تماشای مسابقات فرمول یک را نیز به طور بی‌سابقه‌ای متحول کرده است. از نمایش اطلاعاتی مانند موقعیت مکانی و فاصله لحظه‌ای خودروها در پیست با یکدیگر گرفته تا دوربین‌های ژیروسکوپی پخش زنده در هر خودرو، تجربه تماشای مسابقات فرمول یک روز‌به‌روز در حال نزدیک‌تر شدن به تجربه واقعی آن است. این مسئله در جایی جذاب می‌شود که فدراسیون جهانی اتومبیل‌رانی FIA، حجم بسیار زیادی از داده‌های لحظه‌ای مسابقات فرمول یک را از طریق درگاه‌های مخصوص خود، در اختیار تماشاچیان قرار می‌دهد. این داده‌ها دقیقاً بخشی از همان داده‌ها و اطلاعاتی هستند که در اختیار مهندسان و استراتژیست‌های تیم‌ها نیز قرار می‌گیرد. یعنی یک تماشاچی به‌راحتی می‌تواند در حین یک مسابقه، خود را کاملاً در نقش یک مهندس یا استراتژیست مسابقه‌ای قرار دهد؛ داده‌های خودروها و شرایط مسابقه‌ای را بررسی و تحلیل کند و در نهایت حتی تصمیم‌گیری کند و آن را با تصمیم‌هایی که تیم‌ها اتخاذ می‌کنند، مقایسه کند. توتو ولف، مدیر تیم مرسدس دررابطه‌با تجربه هواداری در فرمول یک به نقل از autoweek بیان می‌کند ترکیب فناوری‌های هوش مصنوعی و واقعیت مجازی تجربه تماشای مسابقات را برای هواداران بسیار جذاب‌تر و تأثیرگذارتر کرده و کمک می‌کند تا هواداران حتی در جریان آنچه در پشت‌صحنه تیم‌ها در طول مسابقه اتفاق می‌افتد، قرار بگیرند.

شبیه‌ساز واقعیت

اما شاید بالاترین سطح تأثیر هوش مصنوعی در فرمول یک را بتوان در یک نرم‌افزار و حتی یک بازی شبیه‌ساز رایانه‌ای یافت. بازی شبیه‌ساز خودرو و مسابقات F1 که هرساله توسط EA Sports منتشر می‌شود، تا حد بسیار زیادی می‌تواند تجربه رانندگی با یک خودرو فرمول یک، البته منهای شرایط فیزیکی مسابقه‌ای را برای مخاطب خود به همراه داشته باشد. البته پر واضح است که کنترل و هدایت یک وسیله نقلیه چند ده میلیون‌دلاری در سرعت‌های بالای ۳۰۰ کیلومتر در ساعت در هوای آزاد و شرایط آب‌وهوایی متفاوت، به‌هیچ‌وجه قابل‌مقایسه با تجربه یک بازی ویدئویی نیست، اما این شبیه‌ساز تا حد بسیار زیادی توانسته است شرایط فنی خودروهای فرمول یک را بازسازی کند تا مخاطب بتواند خود را در آن موقعیت تصور کند.

اما نسخه بسیار پیشرفته‌تر و حرفه‌ای‌تر این شبیه‌ساز هوش مصنوعی، از لحاظ شبیه‌سازی شرایط فنی خودرو و پیست به حدی نزدیک به واقعیت است که تمامی تیم‌های حاضر در فرمول یک نسخه‌هایی مخصوص از این شبیه‌ساز را برای آزمایش تنظیمات مختلف خودرو، شبیه‌سازی شرایط مختلف و متنوع مسابقه‌ای، جمع‌آوری داده و حتی گاهی آموزش رانندگان حرفه‌ای خود استفاده می‌کنند. طراحی، ساخت و توسعه چنین شبیه‌ساز دقیقی قطعاً باتکیه‌بر تحلیل داده‌های تاریخی مسابقات واقعی و الگوریتم‌های یادگیری ماشین امکان‌پذیر شده و منطق و فناوری پشت این بازی شبیه‌ساز کاملاً مبتنی بر مدل‌های هوش مصنوعی استوار است. عملاً این یک مدل هوش مصنوعی است که خودروها را در طول یک مسابقه شبیه‌ساز کنترل و هدایت می‌کند و شرایط خودرو تحت کنترل کاربر یا اصطلاحاً گیمر را در اختیار دارد و تغییر می‌دهد. حال سامانه‌ای که تا این حد دقیق و صحیح است و به‌خوبی می‌تواند پاسخ‌‌گوی نیازهای رانندگان حرفه‌ای باشد، قطعاً می‌تواند تجربه‌ای کم‌نظیر را برای طرفداران نیز رقم بزند.

آخر جاده

استفاده از هوش مصنوعی در تجزیه‌وتحلیل و بهینه‌سازی عملکرد خودرو، شرایط آب‌وهوایی و استراتژی‌های مسابقه به امری ضروری تبدیل شده‌است. اما بااین حال، هورنر، مدیر تیم ردبول، به نقل از Financial Times اعتقاد دارد که هر چند هوش مصنوعی به بخش حیاتی از استراتژی در فرمول یک تبدیل شده است، اما مهارت راننده همچنان غیرقابل جایگزینی است. در فرمول یک، جایی که دقت در اولویت قرار دارد، رانندگان هنوز نقش مهمی در تفسیر داده‌های بلادرنگ و تصمیم‌گیری در چند ثانیه دارند که هوش مصنوعی نمی‌تواند آن‌ها را پیش‌بینی یا اجرا کند. «فرناندو آلونسو» (Fernando Alonso)، قهرمان ۲ دوره فرمول یک و راننده فعلی تیم فرمول یک استون مارتین (Aston Martin Aramco F1 Team) به نقل از Financial Times بیان می‌کند هوش مصنوعی ابزار قدرتمندی است، اما تصمیم‌گیری نهایی هنوز به عهده راننده است. هوش مصنوعی اگرچه قدرتمند است، اما زمانی که با مهارت‌ها و تخصص منحصربه‌فرد ورزشکاران انسانی ترکیب شود بهترین عملکرد را دارد.

ابزارهای هوش مصنوعی تاروپود ورزش، به‌خصوص فرمول یک را دستخوش تغییرات اساسی و بنیادین کرده‌اند، مزایای بی‌نظیری را ارائه می‌دهند و درعین‌حال چالش‌های مهمی را نیز ایجاد می‌کنند. اما نکته کلیدی در یافتن نقطه تعادل نهفته است؛ یعنی استفاده از فناوری برای افزایش توانایی‌های ورزشکاران بدون از دست‌دادن ماهیت ورزش. جادوی واقعی ورزش در تعامل مهارت، اشتیاق و نبوغ انسانی نهفته است و هوش مصنوعی اینجاست تا یار کمکی ورزشکاران، مربیان و تیم‌های ورزشی باشد، نه جایگزین آن‌ها شود.